Computer quantistici: le nuove frontiere della calcolabilità  dei qubit

Aggiornato il: 12-07-2022 09:45
Le nuove evoluzioni dell’informatica sono ormai visibili in molti più ambiti rispetto a quanto avveniva qualche anno fa: è evidente dalla pervasività  di soluzioni tecnologiche basate su QR Code, intelligenza artificiale e cosଠvia. In questo marasma di tecnologie sempre più complesse quanto diffuse a livello quotidiano, un posto speciale dovrebbero di fatto occuparlo i computer quantistici: computer che sono, ad oggi, più teorici che pratici, più discussi che utilizzati se non in specifici ambiti di laboratorio. Se è vero che pongono una nuova era per l’informatica che potrebbe, in teoria, addirittura invalidare i modelli tradizionali di calcolatore basati sulle teorie di Von Neumann, un PC quantico o quantistico memorizza le informazioni in modo diverso da uno classico.

Questa è la differenza basilare tra un calcolatore quantico ed uno normale o deterministico, cioè che se il secondo lavora sui bit il quantico lavora sui qubit. Un qubit potrebbe essere visto come una combinazione di dati a più dimensioni il che comporta, naturalmente, informazioni da gestire più “dense” ma anche, per un motivo prettamente fisico, calcoli molto più veloci, tanto veloci e performanti da superare i limiti computazionali dell’informatica attuale (con risvolti da non sottovalutare: un computer quantico potrebbe, come vi raccontavamo tempo fa, violare facilmente HTTPS, questo almeno in teoria).

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Per quanto si continui a parlare di quanti nell’informatica i suoi limiti rimangono evidenti, soprattutto in termini di ingegneria (dato che ad oggi non è mai stato costruito alcun computer del genere, se non in termini di modelli di laboratorio), questo nonostante editori e giornali generalisti continuino a ricamarci sopra sulla falsariga del sensazionalismo e del clickbait.

Il problema più concreto che bisogna affrontare su un PC quantico è che non puoi misurare facilmente lo stato di un qubit, che per sua stessa definizione è indeterminato: ciò si scontra pesantemente con il requisito di disporre di una memoria sempre accessibile in ogni sua cella, per effettuare algoritmi di ogni genere, e sostanzialmente espone il tutto al rischio che su un PC quantico non si possano eseguire alcuni tipi di applicazioni, se non addirittura nessuna.

Di recente, pero’, uno studio proposto da Bill Fefferman e Zachary Remscrim della University of Chicago sembra indicare un aspetto fondamentale: sarebbe infatti possibile, almeno in teoria, ricondurre un circuito quantico ad uno equivalente, deterministico, in cui tutti i calcoli necessari vengono effettuati nella fase finale. Peraltro certi problemi informatici complessi, riconducibili a sistemi di equazioni algebriche ad esempio, secondo questo articolo potrebbero essere risolti con migliore complessità  spaziale, ovvero occupando meno spazio in memoria di quanto non avverrebbe su un computer tradizionale.

Il tutto si basa sulla validità  di un approccio che sembrava improbabile fino a qualche tempo fa, ovvero evitare di misurare gli stati intermedi dei qubit e calcolare “solo” quelli finali. Grazie a questo interessante articolo (per quanto puramente teorico), è stato dimostrato che qualsiasi qubit calcolabile può essere “rinviato” nel calcolo alla fase finale, con evidenti vantaggi in  termini di risparmio di memoria. Vedremo, a questo punto, che cosa riserverà  il futuro.



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